في الأشعة تحت الحمراء نظام بصري ، طلاء الجرمانيومنافذة قطعةوقد تم تطبيقها على نطاق واسع في العديد من المجالات ، مثل الفضاء ، والأدوات الدقيقة ، ليزر عالية الطاقة ، وهلم جرا ، لما لها من خصائص ممتازة من خلال موجة والاستقرار الميكانيكية . اختيار واحد كريستال الجرمانيوم باعتبارها الركيزة الأساسية يؤثر بشكل مباشر على الكفاءة البصرية والموثوقية . في هذه الورقة ، من ثلاثة جوانب من خصائص المواد ، وإعداد التكنولوجيا وتطبيق المزايا ، القيمة الرئيسية من الكريستال واحد الجرمانيوم الجرمانيوم الركيزة طلاء نافذة يتم مناقشتها بالتفصيل .
الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية واحد كريستال الجرمانيوم
1 . واسعة النفاذية الطيفية
واحد كريستال الجرمانيوم لديها أكثر من 95 ٪ من انتقال الأشعة تحت الحمراء بعيدة المدى في 2 ~ 14 μ م ، معامل الانكسار التوحيد خطأ أقل من ± 0.0005 ، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من تشتت الضوء الخسارة . فجوة العرض ( 0.67ev ) يجعلها واحدة من عدد قليل من مواد أشباه الموصلات التي يمكن أن تعمل من دون تبريد .
2 - الاستقرار الحراري
نقطة انصهار 938.25 ℃ ، معامل التمدد الحراري هو 6-1 × 10 ⁶ / ℃ ( 25 ℃ ) ، يمكن أن تبقي على الاستقرار الأبعاد في نطاق درجة الحرارة الخاصة - 200 + 150 ℃ . . . . . . . انخفاض الموصلية الحرارية ( 68w / ( م · ك ) يمكن أن تقلل من تأثير عدسة الحرارية عالية الطاقة ليزر .
3 . أداء الآلات
صلابة موس 7.5 ، على مقربة من زجاج الكوارتز ، ولكن كسر صلابة أعلى . supersmooth الطائرة مع خشونة السطح را < 0.5nm يمكن الحصول عليها عن طريق قطع الماس وتلميع التكنولوجيا ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات التصاق antireflection الأفلام مثل ZnS / Y ₂ o ₃ متعدد الطبقات .
نمو البلورات والعيوب تكنولوجيا التحكم
1 . تنقية Czochralski
كريستال واحدة قضيب مع القطر من φ 50 ~ 100 ملم نمت من نقاء عالية الكريستالات الجرمانيوم ( 99.999 ٪ ) . تركيز الناقل أقل من 1 × 10 سم ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ⁻ ̓ ⁻
كثافة الانخلاعات الأمثل
شعاعي التدرج في درجة الحرارة من الكريستال انخفض إلى أقل من 0.5 ℃ / سم و كثافة الانخلاعات انخفض إلى أقل من 10 ⁴ / سم ² / سم ² من العملية التقليدية باستخدام بوتقة تسريع دوران ( ACCR ) . سلامة شعرية يمكن أن تصل إلى 99.9 في المائة من خلال الكشف عن الأشعة السينية الطوبوغرافيا .
3 - الابتكارات في مجال المعالجة السطحية
الكيميائية تلميع الميكانيكية ( CMP ) جنبا إلى جنب مع ترسب طبقة الذرية ( ALD ) طبقة التخميل يمكن التحكم في عمق الطبقة السطحية الضرر أقل من 50 نانومتر . بعد تنظيف البلازما لإزالة المواد العضوية المتبقية ، وتعزيز قوة لاصقة من الفيلم إلى أكثر من 50 ميغاباسكال .
تحليل مقارن تطبيق نموذجي المشهد
| مجال التطبيق | المتطلبات التقنية | واحد كريستال الجرمانيوم التفوق |
| الأشعة تحت الحمراء نافذة المركبة الفضائية | مقاومة الإشعاع الحراري المنخفض تشويه | مقاومة أشعة غاما جرعة تصل إلى 1mrad ، شكل سطح الدقة الكهروضوئية < λ / 10 |
| نافذة الإخراج ليزر ثاني أكسيد الكربون | ارتفاع عتبة الضرر ( > 10 ي / سم ² ) | لا حدود الحبوب نثر ، وارتفاع درجة حرارة التشغيل المستمر |
| تيراهيرتز فلتر | النطاق العريض انتقال ( 0.1 ~ 3THz ) | ثابت العزل الكهربائي الجزء الحقيقي ε = 16-3 ، الجزء الافتراضي < 0.001 |
رابعاً - الاتجاهات المستقبلية
مع زيادة الطلب على الأشعة فوق البنفسجية الطباعة الحجرية ، فلوريد تعديل واحد كريستال الجرمانيوم ( ge-f codoped ) من المتوقع أن تتجاوز 193nm الطول الموجي . وفي الوقت نفسه ، توتر superlattice هيكل على أساس تناضد الشعاع الجزيئي ( مبي ) هو دفع واحد كريستال الجرمانيوم نحو التكامل متعدد الوظائف .